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金刚石刀具车削光学镜面时,影响镜头圆度和面形精度的因素都在这了
浏览:689    时间:2018-05-19    来源:

利用锋利的天然金刚石刀车削铝合金、铜合金等软金属而获得光学镜面的超精车削技术是60年代发展起来的一项新的工艺技术,至今已经有近三十年的历史。


开始时它主要用于宇航电子计算机等尖端科技技术。70年代中期才成为光学零件加工的主要工艺手段之一。用金刚石刀车削光学金属镜可以获得较高的反射率,在加上近年来计算机数控(CNC)超精车床的出现,非球面竟的轮廓加工得到较好的解决。


那么在光学镜面的车削中,影响镜头圆度和面形精度的因素有哪些呢?

金刚石刀具

1、影响镜头圆度的因素

影响镜头圆度的主要因素有两个,一是机床主轴的回转误差,二是零件的装卡变形。主轴的回转误差将直接传递到镜头上,只有靠 提高主轴的回转精度才能减小镜头的圆度误差。提高原有机床主轴本身的圆度和轴颈与止推台肩的垂直度,是提高主轴回转精度的 有效方法。在修研轴颈与止推台肩的垂直度时,测量的准确度是问题的关键,实际工作中采用轴与孔组合后的回转轴线作为测量基准,不仅有足够的精度而且检测状态与使用状态一致,按检测数据修研止推面,从而保证了测量、加工、使用三个基准的统一。 


工件装卡误差是加工镜头的误差源。对高精度光学镜头的装卡有两个要求,第一是卡具夹持镜头不得引起或很少引起工件的变形。第二是装卡拆卸容易。使用任何一种装卡方法在镜头上都会引起局部应力,但应尽量减小


2、影响镜头面形精度的因素

实现镜头内壁非球面面形的加工方法,有些国家是用具有微时分辨率能力的闭环数控系统,控制刀具的运动轨迹,其面形精度可以达到2~0.5微米。


根据以往的加工经验所知,要提高精度首先提高检测镜头锥度的精度,其次提高仿形样板的加工精度,再则提 高液体静压导轨的精度和刚度。


3、机床、工件热变形对加工精度影响

热变形主要是热膨胀和热应力所引起的变形,它在加工误差中占有较大的比例,即使对于一个小零件来说,温度变化几分之一摄 氏度也能造成不可接受的误差。


为了控制机床的温升,将机床的两个油箱从机床床身内抽出与机床隔离,加工前机床空转二小时以上使机床进人稳定状态,加工过程中注意局部热源的消除,随时关闭机床照明灯,进刀后操作者注意远离机床,果取零件内部油浴的方法减少镜头的热变形。机床在恒温室内进行工作。


用金刚石刀超精车削出来的非球面镜还需要对零件表面进行最后的研磨、抛光,进一步提高面形精度和光洁度。


结语

用金刚石刀超精车削光学零件需要先进的设备和专门技术。机床的主轴轴承一般采用液体或气体静压轴承,回转精度要求达到0.05~0.025微米,而且它们都要有足够的刚度和很好的重复精度。此外机床在振动控制、温度控制、伺服性能、定位精度上都要求有较高的水平。 加工时金刚石刀具的配制,工艺参数的选择,工件无应力装卡,工具的选择等,都要认真准备和实施。



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